仲井賞受賞論文

The Nakai Award -Winner s Article

製剤機械技術研究会誌
J. Pharm. Mach. & Eng.
20（4）15-22（2011）

高性能タブレットコーター「ハイコーター FZ」の開発
Development of a High Performance Tablet Coating Apparatus, Hi-Coater FZ
フロイント産業株式会社 機械本部営業 2 部
Sales Department 2 Equipment Division, FREUND CORPORATION

鵜野澤 一臣Kazuomi UNOSAWA

Abstract
We designed a new tablet coating apparatus, which has been improved on processing ability of both ﬁlm
coating and sugar coating. A new airﬂow system and high performance spray gun make it possible to reduce theprocessing time of ﬁlm coating. In addition a newly developed cooling device for coating pan can be equipped
for sugar coating process. Examining sugar coating process to cool the coating pan efﬁciency, we succeeded inpreventing the sugar solution from sticking to coating pan.
We present the new function and production examples of the apparatus.
要旨
20 世紀中期から後期にかけて錠剤コーティング装置は生産性が飛躍的に向上したものの、それ以降は緩やかな進化にとどまり、もはや装置の大幅な性能向上は困難と考えられていた。そこで、われわれは約半世紀に及ぶ錠剤コーティング装置の研究開発で培った技術を結集し、新規のタブレットコーターとして、グローバルに適応する高性能な装置を開発した 1）。この装置は錠剤コーティングに求められる基本要素である攪拌混合、乾燥およびスプレー性能を向上させ、各々の性能が相乗的に作用することで、これまでに類を見ない高いコーティング性能を獲得することに成功した。例えば、本装置は従来機の 2 倍以上のスプレー速度で水系コーティングを実施しても、従来と同等以上の品質を有するコーティング錠を製することを実現し、大幅な生産時間の短縮を可能にした。
本報告では最新のタブレットコーターおよび事例を紹介する。

グ式であった。その採用理由は①通気風量が大きい、1. はじめに②装置構成がシンプル、③装置の洗浄や点検確認が世界中の製薬会社が利用するパンコーティング装容易というのが主因であった。そこで、われわれは置の大半は水平型ドラムである。大別して 2 種類のグローバルに適応する装置として、全周パンチング仕様が存在し、ひとつはコーティングパンの外周部式の水平ドラムを基幹とする新たな錠剤コーターをに排気室を備えるジャケット式ドラム、もうひとつ開発した。本稿では全周パンチングの採用によっては排気室を別置させ、コーティングパンの外周部を実現した装置の性能向上について、コーティング事露出する構造の全周パンチング式ドラムである。弊例を交えて紹介する。

社では米国子会社にて、約十年前から両者を欧米市場で併売している。直近の過去 5 年間の販売実績を調査した結果、納入機の 90％以上が全周パンチン● Keywords - ﬁlm coating, sugar coating, tablet coating, fully perforated system, high performance spray gun

─15 ─

製剤機械技術学会誌（359）になった。コーティング液の乾燥に利用した熱風は

2. 装置

万遍なく錠剤層を通過し、ドラムの下部に固定設置（1）本体した排気室を介して、装置の後方部より速やかに系ハイコーター FZ（以下 FZ と省略）の本体の写外へ排気する構造とした。

真を Fig. 1 に、概観を Fig. 2 に示す。給気は本体

Fig. 3 に FZ と歴代の錠剤コーターの給気風量をの上部から整流板を経由して、装置の前面扉へ供給比較した。同じ仕込み量の装置でありながら、FZする。前面扉の内部には大きな空間を設けて、給気は初代ハイコーターの 4 倍量の給気を可能にした。の勢いを減速してからドラム内へ導くように設計しまた、FZ は給気および排気経路の通気抵抗が小さた。これにより、従来の装置に比べて、大風量で運くなるように設計したことで、送風機のモーター電転しても穏やかな状態で錠剤へ給気され、送風の影気容量を小さくした。さらに全周パンチングの採用

響を受けることなくスプレーが安定的に行えるようによりコーティングドラムが軽量化され、ドラム駆動用モーターの電気容量も小さくなり、装置の省エネルギー化を促進した。
（2）バッフル錠剤の攪拌混合性はコーティングドラムの形状、バッフルの形状、サイズならびに配置が重要な影響因子となる。本装置は円形ドラムの両側に傾斜を設けた水平コニカルパンを採用して、ドラム自体に優れた攪拌混合性を与えた。また、バッフルの仕様は当社がこれまでの装置開発で培った知見に基づいて、検討対象を 4 種類に絞り込み、実装試験の繰り返しにより適正化した。本装置に採用したバッフルの写真および配置方法を Fig. 4 に示す。ドラム内に16 枚のバッフルを配置して、滑りやすく転動が困難な形状の平型錠や異形錠あるいはコーティングによって転動不良を誘発するフィルム処方液の使用においても良好な攪拌混合性を獲得し、幅広い条件に対応できるようにした。さらにオプション仕様としてパンチング構造の立体バッフルを準備した。このFig. 1HC-FZ-170

ᱜ㕙
正面側面
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Fig.
2 HC-FZ 外観図㪝㫀㪾㪅㪉㩷

（360）Vol. 20 No. （4 2011）

─16 ─

（3）スプレーガン

㪌㪇

錠剤に効率よく基剤をコーティングするため、新㘑㊂ 㩿㫄㪊㪆㫄㫀㫅㪀㪋㪇

たに専用スプレーガンを開発した。スプレーガンの写真を Fig. 5 に示す。このスプレーガンは液ノズル、㪊㪇エアーキャップの形状および流路、寸法に至る主要部品を FZ 用に新設計した。その結果、Table 1 お㪉㪇

よび Fig. 6 に示したように従来のスプレーガンに比㪈㪇㪇べ、微細なミストで均一なスプレーが広範囲に形成㪟㪚㪄㪈㪊㪇㪟㪚㪄㪈㪊㪇㪥䋨㪋䉳䊞䉬䉾䊃䋩 䋨㪍䉳䊞䉬䉾䊃䋩

Fig. 3㪘㪨㪚㪄㪈㪊㪇 㪟㪚㪄㪝㪱㪄㪈㪊㪇

給気風量の比較

Fig. 5
Table 1

Fig. 4HC-FZ バッフル配置

新旧スプレーガンの平均液滴径の比較

ModelNATングで有効となる。

Nozzle diameter （mm）

1.2

1.4

Atomizing air （L/min）

200

125

Pattern air （L/min）

100

150

Spray rate （mL/min）

100

100

Droplet size： D50 （μm）

2415

㪘㫄㫆㫌㫅㫋㩷㫆㪽㩷㪚㫆㫃㫃㪼㪺㫋㫀㫆㫅㩷㫆㪽㩷㪪㫇㫉㪸㫐䋨䌧䋩䋨㪻㪌㪇㪔㪉㪋㱘㫄䋩㩿㪻㪌㪇㪔㪈㪌㱘㫄䋩

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㪇㪥㪘㪫

㪌㩷

㪈㪇㩷 㪈㪌㩷㪉㪇㩷

FZ-F

Measurement distance （mm） 200
200
Annotation：The liquid of the measuring object is water.
Measuring instrument; LDSA-SPR7150 NikkisoCo,.LTD

バッフルは効率よく冷却できるので、糖衣コーティ㪇スプレーガン㪏㪇㪏 㪇㩿㪺㫄㪀㪉㪇 㪈㪌 㪈㪇㪌㪇㪌㩷㪝㪱㪄㪝㪈㪇㩷 㪈㪌㩷㪉㪇㩷㪏㪇㪏㩿㪺㫄㪀

Fig.㪝㫀㪾㪅㪍䇭
6 新旧スプレーガンの液滴分布の比較

─17 ─

製剤機械技術学会誌（361）できるようになった。スプレーの微細化と局所濡れの大幅な緩和を両立したことで、大容量のスプレーコーティングを可能にした。また、スプレーガンの小型軽量化を図り、作業性についても向上させた。
これらに加え、転動する錠剤面に対して垂直移動する可変式のスプレーガンホルダを採用した（Fig.
7）。仕込み量の変化にスプレーガンの位置が追従する設計で、遠隔操作によって剤面との距離を容易に制御できるようにした。
（4）コーティングドラムの冷却欧米をはじめ、今や世界市場においては製剤の主流がフィルムコート錠となりつつあるが、アジア市場においては糖衣錠のニーズも高い。そこで、本Fig. 7

可変式スプレーガンホルダ

装置は全周パンチング式ドラムでありながらも糖衣コーティングに対応できるようにした。糖衣で使われる下掛け液は高温物質に付着する。この性質によって、乾燥工程で熱風が装置へ供給されるとドラムが加熱し、錠剤よりもドラムが高温になる。そのような状態になると、接錠部壁面やバッフルへ下掛け液が固着する。この付着物の剥離により糖衣カスが発生し、そのカスが錠剤へ接着すると突起錠やボッチ錠と呼ばれる不良品が形成されてしまう。そこで、不良の解決策として、本装置へ Fig. 8 に示す冷却デバイスをオプション装備した。このデバイス
Table 2

Fig. 8

パン冷却機構Table 3

原料錠剤

Type CR, φ8 - 200 mg/tab,120 N （hardness）
DILACTOSE type R

99.5％

Magnesium stearate

0.5％

フィルムコーティング操作条件（バッチサイズ 130kg）

Model

AQC-130

HC-FZ-130

HC-FZ-130

Tablet Charge

130 kg130 kg130 kg

HPMC2910
8.0％
PEG-6000
0.8％
Puriﬁed water
91.2％
Food color （0.03wt/wt％）

Coating solution
Drying Air Volume

26 m3/min

26 m3/min

40 m3/min

Inlet air temperature

80℃ ±580℃ ±580℃ ±5Spray rate

240 mL/min

240 mL/min

375〜510 mL/min

Spray time

183 min

183 min

102 minSpray gun

NAT

FZ-F

FZ-F

333

Number of spray guns
Nozzele diameter

1.2 mm

1.4 mm

1.4 mmAtomizing air

200 L/min

120 L/min

120 L/min

Pattern air

100 L/min

120 L/min

120 L/min

Pan Speed

8 rpm

8 rpm

8 rpm

（362）Vol. 20 No. （4 2011）─18 ─ᄢ䈐䈭ੇ῎⢻ജ

3. フィルムコーティング事例
装置に求められるフィルムコーティングの重要ᕈ⢻ะ਄䈱䋳ⷐ⚛

因子を Fig. 9 に示す。FZ は、ここに示した 3 つのല₸䉋䈇䉴䊒䊧䊷

要素の基本性能を改善した。各々の性能が向上し、それらを相乗的に作用させたことによって、優れたコーティング性能を与えることができた 2）。新旧቟ቯ䈚䈢ᠣᜈᷙวの装置を用いて、フィルムコーティングを実施し、Fig. 9

フィルムコーティングの重要因子性能を比較したので紹介する。比較対象機として、ジャケット式ドラムを採用するアクアコーター装置㪉㪇㪈㪍㪚㪭㩷㫆㪽㩷㪰
㪰㪠㩷㩿㪰㪼㫃㫃㫆㫎㩷㪠㫅㪻㪼㫏㪀㩷㩿㩼㪀（以下 AQC と省略）を使用した。バッチサイズは㪟㪚㪄㪝㪱㪄㪈㪊㪇㩷㪟㫀㪾㪿㩷㪘㫀㫉㩷㪭㫆㫃㫌㫄㪼㪟㪚㪄㪝㪱㪄㪈㪊㪇㪘㪨㪚㪄㪈㪊㪇ਸ਼

AQC、FZ ともに 130kg の装置を用いた。性能評価
は水系基剤であるヒプロメロースをコーティングし㪈㪉た際のスプレー工程時間およびコーティング錠剤の㪏㪋
㪇
㪇

㪋㪇

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㪈㪍㪇

㪉㪇㪇

Fig.10 HC-FZ-130 の錠剤間のコーティングばらつきはコーティングドラムの外周部でドライミストを任意のタイミングで発生させる。発生させた微細な霧が加熱したドラム壁面に接触すると瞬時に蒸発し、その際に気化熱を吸収してバッフルやドラムを冷却する。この作用によって、錠剤がドラムよりも高温になり、錠剤へ下掛け液が無駄なく付着するようにした。また、ドラム壁面への糖衣液の付着も解消した。
Fig.11

Table 4HC-FZ

フィルムコーティング操作条件（バッチサイズ 5kg）

Model

HC-Multi 48

Tablet Charge

5 kg

HC-FZ-50

HC-FZ-50

5 kg

5 kg

HPMC2910
8.0％
PEG-6000
0.8％
Puriﬁed water
91.2％
Food color （0.03wt/wt％）

Coating solution

2.5 m3/min

5.0 m3/min

Inlet air temperature 72〜75℃

80℃

80℃

Spray rate

20 mL/min

20 mL/min

40 mL/min

Spray time

57 min56 min29 minSpray gun

ATFZ-FM

FZ-FMPan Speed

20 rpm20 rpm20 rpmDrying Air Volume

テスト機

2.5 m3/min

─19 ─

製剤機械技術学会誌（363）㪉㪇㪈㪍㪚㪭㩷㫆㪽㩷㪰㪠㪠㩷㩿㪰㪼㫃㫃㫆㫎㩷㪠㫅㪻㪼㫏㪀㩷㩿㩼㪀

定結果を Fig. 12に示す。少量スケールの装置にお㪟㪚㪄㪝㪱㪄㪌㪇㩷㪟㫀㪾㪿㩷㪘㫀㫉㩷㪭㫆㫃㫌㫄㪼㪟㪚㪄㪝㪱㪄㪌㪇㪟㪚㪄㪤㫌㫃㫋㫀㩷㪋㪏

いても FZ は生産機と同様にフィルムコーティング性能が向上することを確認した。
次に米国子会社にて先行販売しているベクターハイコーター（以下 VHC と省略）および欧州製の全㪈㪉周パンチングを採用した水平ドラム式装置（以下 A社装置と省略）の参考データに基づいて、装置の性㪏能を FZ と比較した（Table 5）。FZ と A 社装置のコーティング液が同じ処方でないので正確な比較はでき㪋ないが、FZ は一般に困難とされる高濃度液の高速スプレーを可能にしたことがわかる。欧米で利用さ㪇㪇㪉㪇㪋㪇㪪㫇㫉㪸㫐㩷㪫㫀㫄㪼㩷㩿㫄㫀㫅㪀

れている装置と比較して、FZ は短時間で美麗なコー㪍㪇

ティング錠を取得できることから、グローバルに適応する十分な能力を備えた装置と位置づけることがFig.12 テスト機の錠剤間のコーティングばらつきできる。
品質を比較した。実験に使用した原料錠剤の物性を4. 糖衣コーティング事例

Table 2 に、コーティング液処方および運転条件をFZ に新規採用したドライミストによるコーティ

Table 3 に示す。FZ の使用は AQC に比べ、スプレーングドラムの冷却システムの性能を検証した 3）。そ

工程時間が約半分で終了し、生産性が大きく向上しの結果、ドラム内の接錠部への糖衣液の付着が解ていることがわかる。品質評価はスプレー工程の開消し、ドライミストが有効に機能することを確認し始から終了までのコーティング錠を経時的に採取した。ところが装置の開発段階において、次の 2 点のて、錠剤間の色差のばらつきを測定した。その結果課題が発生した。ドライミストでパンを冷却するとを Fig. 10 に示す。FZ で製したコーティング錠は①コーティング錠剤が冷却されて低温状態になり、錠剤間のコーティングばらつきが AQC 品とほぼ同錠剤の乾燥に時間を要するようになった。また、②等であることから、高品質なコーティング錠が短時装置内が高湿度になり、糖衣錠の水分活性が若干な間に得られていることがわかる。

がら上昇した。そこで、以下の方法で課題を解消しFZ の少量スケール機の外観写真を Fig. 11に示た。最初にドライミストで加湿された空気が装置内す。また、バッチサイズが 5kg の装置でフィルムに停滞しないように系外へ放出する蒸散弁を設置し錠を調製した運転条件を Table 4 に、錠剤色差の測た。次に全周パンチングドラムのドライミスト冷却

Table 5

フィルムコーティング操作条件（機種別参考データ）

ModelPan Diameter【HC-FZ-130】【VHC-48】【A社】

1300 mm

1219 mm （48 in）

1219 mm （48 in）

3 wt/wt％←←

Run Objective
Theoretical Weight Gain
Tablet Charge

160 kg160 kg

126 kgTablet

φ8 - 200 mg/tab

φ10 - 300mg/tab

no information

Formulationof Film Cating Solution

OpadryⅡ
Water

22％
78％

←OpadryⅡ
Water

8％
92％

Process Parameters
40 m3/min

60 m3/min

35 m3/min

Inlet Air Temperature

70℃ 〜 80℃

70℃ 〜 80℃

67℃

Tablet Bed Temperature

45℃ 〜 50℃

45℃ 〜 50℃

45℃

Drying Air Volume

Spray Rate

120 〜180 mL/min ×3 100 〜120 mL/min ×4

82 mL/min ×3

Pan Speed

8 rpm

5 〜 9 rpm

9 rpm

Approximate Coating Times

48 min60 min

193 min（364）Vol. 20 No. （4 2011）

─20 ─

に適当な糖衣プロセスを構築した（Fig. 13）。この〜ポーズ工程に限定してドライミストを発生させ、新しいプロセスの採用によって、効率よくドラムを同時に蒸散ミスト弁を開いて、装置を冷却しながら冷却し、安全で確実に錠剤を乾燥できるようにし装置内の湿った空気を系外へ排気するようにした。

た。新方式のプロセスというのは①新規に「ポーズ必要時にドラムを冷却したことで、コーティング錠ZERO」と呼ぶ工程を採用した。これはドライ工程の過冷却を防いで、工程時間の延長を阻止した。まで熱せられたドラムを短時間に冷却するために設定た、ドライ工程中はパン冷却を休止させ、蒸散弁をした。装置への通気を遮断して、コーティングドラ閉じて装置へ乾燥空気のみを給気するようにした。

ムの外周にドライミストを発生させ、十分にドラム

この方法によって、錠剤を効率よく乾燥できるようを冷却してから次のスプレー工程に移行する。これになり、ドライ工程後の錠剤温度も安定させて工程を実施したことによって、ドラムへの下掛け液の付管理を容易にした。新旧のプロセスで糖衣コーティ着が解消した。次に②ドライミストの利用を工程毎ング実験を実施し、性能を比較したので紹介する。に制御できるようにした。ポーズ ZERO 〜スプレー操作条件およびテストに使用した原料錠剤の物性をTable 6 〜 Table 8 に示す。

䊘䊷䉵㪱㪜㪩㪦

䉴䊒䊧䊷

䊘䊷䉵㸇

本調査では新旧のプロセスを公平に評価するた䊄䊤䉟

め、従来方式のプログラム時間に基づいて、両者䊌䊮಄ළᦼ㑆の工程時間が同じになるようにした。なお、下掛け䊄䊤䉟䊚䉴䊃ྃ㔵஗ᱛᦼ㑆

錠は仕込み量の 60％増量を終点に調製した。そのFig.13 糖衣の新プロセス方式

結果を Table 9 に示す。糖衣錠の重量偏差、乾燥減
糖衣コーティング運転条件

量、水分活性に有意な差異は認められなかったが、HC-FZ-130

不良錠については両者に違いが確認された。従来プ

Tablet Charge

60 kg

ロセス処理ではボッチ錠が発生したが新プロセスでInlet Air Volume

320 m /minはボッチ錠の発生が解消され、新しいプロセスの採60℃用およびパン冷却が有効に機能していることを確認

Table 6Model

Inlet Air Temperature

した。また、糖衣コーティング終了後のドラム内のTable 7

原料錠剤状態にも大きな違いが観察された。従来は接錠部のType CR, φ8 - 200 mg/tab, 120 N （hardness）
DILACTOSE type S

99.5％

Magnesium stearate

0.5％

Table 8

糖衣液処方

Solution Temperature： 60℃
Sugar

40.0％

Precipitated CaCO3

22.0％

Talc

15.6％

Gum arabic

1.4％

Gelatin

0.5％

PEG 6000

0.5％

Puriﬁed water

20.0％

Table 9Fig.14 糖衣終了後のバッフル

糖衣錠の分析結果
New Process

Conventional Process

Defective Rate

0.0％

0.30％

Weight Variation （⊿CV）

1.67％

1.66％Loss on Drying

0.9％

0.9％

Water Activity（Aw）

0.570.57─21 ─

製剤機械技術学会誌（365）全域に糖衣液の付着汚染があったが、新プロセス方トによるパン冷却とポーズ ZERO という新たなプ式では汚染が解消した。最も激しく汚れるバッフル

ロセスの開発により、高品質な糖衣錠を安定して製部に注目したが下掛け液の接触した痕跡があるだけすることを可能にした。本装置は高い生産性と操作で、はっきりとドラムの金属表面が確認できる良好性が評価され、発売間もないが多数の支持を得ていな状態であった（Fig. 14）。このように装置が綺麗る。また、国内はもとより欧米、インド、中国、韓な状態を維持しながら糖衣コーティングを可能にし国などの製薬会社も導入を検討されている。グロー

たことは装置の洗浄を容易にするだけではなく、工バルに適応する装置として、さらなる進化を目指し程途中の装置洗浄も不要にした。洗浄に伴う中間て精進を重ねる所存である。

製品の投入および排出の工程が省略できるようになり、糖衣錠の生産にかかる総所要時間の短縮を実現した。

5. おわりにフィルムコーティング性能に影響を及ぼす 3 つの要素を検討し、高品質なフィルム錠が短時間で得られるコーティング装置を開発した。また、全周パンチングパンにおける糖衣法を検討した。ドライミス（366）Vol. 20 No. （4 2011）

参考文献
1 ）鵜野澤一臣：製剤機械技術研究会誌、Vol．19No．1（2010）
2 ）鵜野澤一臣、安達岳郎、平井由梨子、磯部重実、武井成通、粉体工学会誌、Vol．
47No．6（2010）
3 ）鵜野澤一臣、平井由梨子、磯部重実、中村卓也、武井成通、第 21 回製剤と粒子設計シンポジウム要旨
集、106-107（2010）─22 ─